一种长码扩频测距信号相关损失测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及卫星导航信号指标参数测试技术领域，尤其涉及一种长码扩频测距信 号相关损失测试方法。
【背景技术】
[0002] 所谓扩频测距信号相关损耗，指的是在扩频测距信号接收的相关处理中有用信号 功率相对于所接收信号的全部可用功率的损耗。相关损耗反映了扩频测距信号生成过程 中信道带限和失真的影响，是扩频测距系统中扩频信号发射机性能的一个关键指标，该参 数是扩频测距信号质量评估和扩频测距系统测试过程中一个重要的测试和测试项目。例 如，GPS卫星导航系统的星地接口文件中（NavstarGPSSpaceSegment/NavigationUser Interface,IS-GPS-800B, 21Sep2011，NavstarGPSJointProgrmOffice)规定了导航 信号（扩频测距信号）支路相关损失小于0.6dB;Galile〇系统的星地接口文件（European GNSS(Galileo)OpenServiceSignalInSpaceInterfaceControlDocument,Ref:OS SISICD,Issue1,EuropeanUnion2010,DocumentSubjecttotermsofuseand disclaimersp.ii-iii)中规定：E5a和E5b信号支路的相关损失小于0. 6dB、E5信号支路 的相关损失小于〇. 4dB以及El信号支路的相关损失小于0.ldB;日本的QZSS卫星导航系 统星地接 口文件（JapanAerospaceExplorationAgency,InterfaceSpecificationfor QASS)中规定LI频点导航信号（扩频测距信号）相关损失小于0? 6dB。
[0003] 由于相关损失是扩频测距系统的一个重要的性能参数，所以在扩频测距系统研制 过程中，必须对信号支路的相关损失进行准确的测试。根据相关损失的定义，相关损失过程 中必须首先确定所测试信号的伪随机码序列，通过已知的伪随机码序列计算理论的相关峰 值及卫星输出实际信号的相关峰值，得到相关损失。由于长序列伪随机码周期非常长，而且 生成方式复杂，所以测试过程生成完整的长序列伪随机码是非常困难的事情，长码扩频测 距信号的相关损失成为了扩频测距系统中测试的一个难点。此外，传统的扩频测距信号相 关损失测试方法是首先将扩频测距信号进行下变频到中频，然后进行相关处理来得测试结 果，这种处理过程由于模拟变频器带来的非理想因素而引入了测试误差，降低了测试精度。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种长码扩频测距信号相关损失测试方法，实现了卫星 研制和测试和卫星扩频测距信号质量评估过程中对长伪随机码支路中通道的非线性引起 的相关损失进行测试。
[0005] 1、一种长码扩频测距信号相关损失测试方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1、通过码扩频测距信号进行高速过采样，得到扩频测距信号数据；
[0007] 步骤2、根据步骤1对扩频测距信号的采样频率fs和已知的短伪随机码结构，生成 一个周期长度的本地短伪随机码样本数据美:；
[0008] 步骤3、截取步骤1中一个短伪随机码周期长度的扩频测距信号数据鸟；
[0009] 步骤4、根据步骤3获得的扩频测距信号数据久，再结合步骤2获得的本地短伪随 机码样本数据&丨确定扩频测距信号的载波中心频率fe及本地短伪随机码样本数据的 起始样本点序号，将该起始样本点序号作为起点，在步骤1中的扩频测距信号数据中截取 长度为1个短伪随机码周期的数据:;再根据本地短伪随机码样本数据5^和数据饮，采 用相位同步方法，最终获得短码载波初始相位估计值;
[0010] 步骤5、基于长码载波相位与短码载波相位之间的关系，结合步骤4获得的短码载 波初始相位估计值，确定长码载波初始相位值j:
[0011] 步骤6、根据步骤5获得的长码载波初始相位值％^、步骤4获得的载波中心频率 fc以及所述的采样频率fs，生成一个短伪随机码周期长度的载波数据样本cQ;
[0012] 步骤7、将步骤6获得的载波数据样本cQ与步骤3获得的数据久进行混频，得到 数据5:':;
[0013] 步骤8、对数据斤进行抽取和判决，获得长码序列:「/ ;
[0014] 步骤9、采用步骤4的方法，根据步骤8获得的长码序列和步骤3获得的短码扩 频测距信号数据爲，重新估计长码载波初始相位巾'M; ，.
[0015] 步骤10、根据步骤9获得的长码载波初始相位巾'M、载波中心频率&以及所述 的采样频率fs，生成一个短伪随机码周期长度的载波数据样本，对其进行下变频处理后，再 与本地短伪随机码样本数据进行混频，得到长码信号的基带波形数据并进行幅度归一 化处理，由此得到幅度归一化后基带波形数据龙;
[0016] 步骤11、先计算长伪随机码样本点#的自相关峰值POT，再计算长伪随机码样本点 设与幅度归一化后基带波形数据f的互相关峰值Pau，最后得到长伪随机码支路的相关损 失：Lc= 10log1Q(PCC]/Pau)。
[0017] 较佳的，所述步骤1中采样频率高于扩频测距信号最高频率的两倍。
[0018] 较佳的，所述步骤4中获得短伪随机码起始样本点序号的具体方法为：
[0019] S41、根据扩频测距信号中心频率fe和所述采样频率fs生成1个短码周期长度的 本地载波相位数据：
[0020] (3,)
[0021] 其中，i为样本点序号，i= 1，2, /，N，N为短伪随机码周期长度，队为短码载波初 始相位；
[0022] S42、生成数字下变频所需要的本地载波数据：
[0023] c(i) =sin(4> (i))+jcos(4) (i))；
[0024] 其中，符号j表示复数的虚部；
[0025] 对步骤3截取的扩频测距信号数据久进行下变频，得到扩频测距信号的基带复数 数据：
[0026] b(i) =dji)Xc(i);
[0027] 其中，ds⑴表示步骤3中数据爲中第i个样本点数据；
[0028] S43、分别对本地短伪随机码样本数据爲和S42中获得的扩频测距信号的基带复 数数据进行离散傅立叶变换处理，获得频域信号X和Y;
[0029] S44、将S43中得到的两个频域信号共辄相乘：
[0030] Z=X*Y(8)
[0031] 再将相乘结果Z经过逆傅立叶变换，求幅度的平方值，则结果中出现的峰值对应 的位置为扩频测距信号中短伪随机码的起始样本点。
[0032] 较佳的，所述短码载波初始相位％取0。
[0033] 较佳的，所述步骤4中采用相位同步方法获得短码载波初始相位估计值的具体方 法为：
[0034] S46、根据扩频测距信号中心频率&和所述采样频率fs生成1个短码周期长度的 本地载波相位数据：
[0035]
⑶
[0036] 其中，h为样本点序号，h= 1,2,…，N;
[0037]
9 1个短码周期长度的本地载波初始相位，式中，n= 1，2, ???，]? ;M的取值为180或360 ;
[0038] S47、生成数字下变频所需要的本地载波数据：
[0039] cr (h) =sin(<i)r (h))；
[0040] 对截取的扩频测距信号进行下变频，得到扩频测距信号的基带数据：
[0041] h1 (h) = (h)Xcr (h)；
[0042] 其中，d's(h)表示1个周期长度的扩频测距信号数据钱中第h个样本点数据；
[0043] S48、针对M个本地载波初始相位对应的M个扩频测距信号的基带数据b' (h)，分 别对本地短伪随机码样本数据A进行滑动相关，计算滑动相关值，则得到M个峰值，则其中 最大峰值对应的载波初始相位即为短码载波初始相位估计值。
[0044] 较佳的，所述步骤5中，当扩频测距信号为QPSK调制时，则长伪随机码的初始相位 为 =(pc+rt/2。
[0045] 较佳的，在进行所述步骤8的抽取和判决前，对所述数据汐进行低通滤波，并根据 滤波器的时延特性对滤波器输出数据进行时延校正，消除滤波器带来的群时延。
[0046] 较佳的，所述步骤8的抽取和判决方法为：
[0047] 根